《场效应管技术》word版

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1、1.什么叫场效应管？FffectTransistor的缩写,即为场效应晶体管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。FET应用范围很广,但不能说现在普及的双极型晶体管都可以用FET替代。然而，由于FET的特性与双极型晶体管的特性完全不同，能构成技术性能非常好的电路。2.场效应管的特征：(a)JFET的概念图(b)JFET的符号图1 JFET的概念图、符号图1(b)门极的箭头指向为p指向n方向，分别表示

2、内向为n沟道JFET，外向为p沟道JFET。图1（a）表示n沟道JFET的特性例。以此图为基础看看JFET的电气特性的特点。首先，门极-源极间电压以0V时考虑（VGS=0）。在此状态下漏极-源极间电压VDS从0V增加，漏电流ID几乎与VDS成比例增加，将此区域称为非饱和区。VDS达到某值以上漏电流ID的变化变小，几乎达到一定值。此时的ID称为饱和漏电流（有时也称漏电流用IDSS表示。与此IDSS对应的VDS称为夹断电压VP，此区域称为饱和区。其次在漏极-源极间加一定的电压VDS(例如0.8V)，VGS值从0开始向负方向增加，ID

3、的值从IDSS开始慢慢地减少，对某VGS值ID=0。将此时的VGS称为门极-源极间遮断电压或者截止电压，用VGS(off)示。n沟道JFET的情况则VGS(off)值带有负的符号,测量实际的JFET对应ID=0的VGS因为很困难,在放大器使用的小信号JFET时,将达到ID=0.1-10μA的VGS定义为VGS(off)的情况多些。关于JFET为什么表示这样的特性，用图作以下简单的说明。  JFET的工作原理用一句话说，就是"漏极-源极间流经沟道的ID，用以门极与沟道间的pn结形成的反偏的门极电压控制ID"。更正确地说，ID流经通

4、路的宽度，即沟道截面积，它是由pn结反偏的变化，产生耗尽层扩展变化控制的缘故。在VGS=0的非饱和区域，图10.4.1(a)表示的过渡层的扩展因为不很大，根据漏极-源极间所加VDS的电场，源极区域的某些电子被漏极拉去，即从漏极向源极有电流ID流动。达到饱和区域如图10.4.2(a)所示，从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型，ID饱和。将这种状态称为夹断。这意味着过渡层将沟道的一部分阻挡，并不是电流被切断。在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动，在理想状态下几乎具有绝缘特性，通常电流也难流动。但是此时漏极-源极间的电场，

5、实际上是两个过渡层接触漏极与门极下部附近，由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。如图10.4.1(b)所示的那样，即便再增加VDS，因漂移电场的强度几乎不变产生ID的饱和现象。其次，如图10.4.2(c)所示，VGS向负的方向变化，让VGS=VGS(off)，此时过渡层大致成为覆盖全区域的状态。而且VDS的电场大部分加到过渡层上，将电子拉向漂移方向的电场，只有靠近源极的很短部分，这更使电流不能流通。3.场效应管的分类和结构:图4JFET的特性例(n沟道)从图4所示的n沟道JFET的特性例来看，让VGS有很小的变化就可控制ID很大

6、变化的情况是可以理解的。采用JFET设计放大器电路中，VGS与ID的关系即传输特性是最重要的，其次将就传输特性以怎样方式表示加以说明。图5传输特性这个传输特性包括JFET本身的结构参数，例如沟道部分的杂质浓度和载体移动性，以致形状、尺寸等，作为很麻烦的解析结果可导出如下公式（公式的推导略去） 10.4.1作为放大器的通常用法是VGS、VGS(off)<0（n沟道），VGS、VGS(off)>0（p沟道）。式(10.4.1)用起来比较困难，多用近似的公式表示如下 将此式就VGS改写则得下式 上(10.4.2)  下(10.4.3)

7、若说式(10.4.2)是作为JFET的解析结果推导出来的，不如说与实际的JFET的特性或者式(10.4.1)很一致的作为实验公式来考虑好些。图5表示式(10.4.1)、式(10.4.2)及实际的JFET的正规化传输特性，即以ID/IDSS为纵坐标，VGS/VGS(off)为横坐标的传输特性。n沟道的JFET在VGS<0的范围使用时，因VGS(off)<0，VGS/VGS(off)>0，但在图5上考虑与实际的传输特性比较方便起见，将原点向左方向作为正方向。但在设计半导体电路时，需要使用方便且尽可能简单的近似式或实验式。传输特性相当

8、于双极性晶体管的VBE-IE特性，但VBE-IE特性是与高频用、低频用、功率放大用等用途及品种无关几乎是同一的。与此相反，JFET时，例如即使同一品种IDSS、VGS(off)的数值有很大差异，传输特性按各产品也不同。测试1．判定栅极G将万用表拨至R×1k档分别